Anda dapat mencetak 3D apa saja hari ini, dari suku cadang mobil hingga kue. Sebagian besar pembuatan aditif menggunakan plastik atau logam (atau gula), karena mudah untuk mencairkan bahan-bahan ini dan mengekstruksinya.
Tapi, ada blowback tentang kondisi saat ini dari pencetakan 3D, karena dampak lingkungannya yang signifikan. Ini menggunakan sejumlah besar energi dalam pembuatan — 50 persen lebih banyak dari cetakan injeksi — dan menciptakan banyak bahan yang tidak dapat terurai secara alami, yang oleh sebagian perancang dan pencinta lingkungan dianggap tidak perlu.
Mencetak dengan bahan-bahan alami murni dapat meringankan beban lingkungan kedua itu, tetapi itu sudah lama tampak mustahil. “Kayu tersusun dari selulosa, hemiselulosa dan lignin. Tidak satu pun dari komponen ini yang meleleh, dan mereka terbakar ketika dipanaskan, ”kata Paul Gatenholm, seorang profesor teknologi kimia dan biopolimer di Chalmers University of Technology di Swedia.
Gatenholm dan timnya di Wallenberg Wood Science Center di Chalmers telah, bagaimanapun, datang dengan cara untuk mencetak kayu 3D, sehingga memungkinkan untuk membangun struktur yang dapat terbiodegradasi. Selulosa, struktur yang memberi kekuatan pada kayu, solid, berkelanjutan, dan berlimpah, sehingga mereka melihat banyak potensi untuk dicetak. Plastik dan logam, yang digunakan di sebagian besar pabrik aditif, meleleh ketika dipanaskan, yang menghasilkan bahan cair berair yang kondusif untuk dicetak. Para peneliti harus mengubah konsistensi serat kayu untuk mengubah selulosa menjadi cairan injeksi.
Mereka mencampurkan nanofibril selulosa — pada dasarnya pulp yang sama yang digunakan untuk membuat kertas — menjadi bubur yang merupakan 98% air. Tantangannya adalah menekan dalam rasio ini untuk menghasilkan campuran yang fleksibel, tetapi itu juga akan membentuk struktur padat, dan itu tidak sensitif terhadap suhu.
Gatenholm, yang memiliki latar belakang dalam rekayasa jaringan, telah bekerja pada teknologi serupa dalam biologi manusia, dengan harapan membuat implan fisik yang akan tumbuh bersama seseorang dan beradaptasi dengan kimia tubuh spesifik mereka. "Kami menyadari potensi bahan baru ini sebagai bioink dalam bioprinting 3D, " katanya. “Suatu hari kami mengeringkan sampel dan melihat bahwa kami dapat menghasilkan struktur halus seperti kain. Kami mulai mempelajari proses pengeringan gel ini dan menemukan bahwa kami dapat mengendalikannya dan melestarikan arsitektur 3D. "
Begitu mereka mendapatkan konsistensi selulosa yang tepat untuk dicetak, para peneliti mulai bereksperimen. Mereka mencetak struktur kayu skala besar, termasuk kursi, dan bahan fleksibel yang tipis, seperti pakaian. Gatenholm percaya teknologi itu dapat sepenuhnya mengubah manufaktur bahan tambahan, dan dia tidak sendirian dalam pemikirannya.
Peneliti lain, seperti Neri Oxman di laboratorium Mediated Matter MIT, telah mencoba mencetak bahan alami 3D untuk menghemat limbah. "Di dunia alami, semuanya tumbuh. Jika kita dapat menciptakan teknologi yang menumbuhkan material alih-alih menguranginya, maka kita dapat mengendalikan banyak elemen dalam proses itu, " kata Oxman.
Selain membangun struktur dari selulosa, Gatenholm dan timnya menemukan cara untuk memasukkan karbon nanotube ke dalam gel, untuk membuatnya konduktif. Ini memberi mereka potensi untuk membangun hal-hal yang dapat terurai secara hayati dan memiliki arus listrik bawaan, seperti perban yang dapat memberi sinyal kepada dokter tentang kesehatan luka atau pakaian yang dapat mengubah panas tubuh menjadi listrik.
"Teknologi pencetakan 3D, yang hanya bisa menggunakan logam dan plastik, tiba-tiba menjadi hijau dan organik, " kata Gatenholm.
